基于纹理特征与深度学习的小麦图像中的穗粒分割与计数

穗粒数是小麦产量构成的重要因素和估测产量的参数之一,传统的人工计数方法耗时费力,人为因素影响大。为了实现对小麦穗粒数的智能、快速监测,以百农307、新麦26、稷麦336这3个小麦品种为试验材料,利用智能手机于小麦灌浆后期拍摄麦穗图像,随后对麦穗图像进行预处理并归一化为480×480像素大小,结合深度学习和迁移学习机制,构建基于冻结-解冻机制的HRNet模型的小麦小穗图像分割计数深度学习模型,利用图像处理算法、小麦小穗图像纹理特征确定小穗像素数与穗粒数之间的关系阈值,构建小穗粒数预测模型,实现对小麦穗粒的预测计数。结果表明,对比同样采用冻结-解冻机制的PSPNet模型、DeeplabV3+分割模型、U-Net模型及无冻结解冻机制的HRNet模型,采用基于冻结-解冻机制的HRNet模型对小麦小穗的分割效果更优,且具有更好的鲁棒性,分割精确度为0.9594,平均交并比(mIoU)为0.9119,类别平均像素准确率(mPA)为0.9419,召回率为0.9419;通过3个不同品种小麦的麦穗图像对小穗进行计数,所得决定系数(R2)为0.92,平均绝对误差为0.73,平均相对误差为2.89%;籽粒计数的R2为0.92,平均绝对误差为0.43,平均相对误差为5.51%。由研究结果可知,基于冻结-解冻机制得出的HRNet模型的小麦小穗图像分割算法能够有效分割小麦图像中的小穗,并获得更加丰富的语义信息,可用于解决小目标图像分割困难及训练欠拟合问题,通过粒数预测模型可以快速、精确地对小麦的籽粒数进行预测,从而为小麦高效、智能化估产提供算法支撑。

2023年皖西南地区水稻新品种筛选试验

为筛选适宜皖西南地区种植的水稻新品种,本研究对Y两优9826等24个水稻新品种的生育期、种植表现以及产量等进行比较,研究分析其综合表现。结果表明,各品种生育期120~138d,多数品种生育期130d,有效穗数200.1万~330.3万/hm^(2),结实率70.4%~92.8%;各品种实际产量为7851.0~12426.0 kg/hm^(2)。综合各品种生长表现,品种林两优1771、荃优879、万丰优818、玮两优8612和晶两优8612的产量较高,综合性状好,可在该地区进行推广种植。

播期和密度对扬麦25产量及产量构成因子的影响

为探索小麦品种扬麦25在皖中地区推广种植的适宜播期及栽植密度,进一步完善扬麦25的高产栽培技术,本研究对扬麦25在不同播期、密度条件下的有效穗数、穗粒数、千粒重和产量等指标进行分析。结果表明,播期及密度均会影响扬麦25的产量结构;随着播期的延迟,扬麦25的有效穗数、穗粒数和千粒重均表现为先增加后降低的趋势,产量以11月2—9日播种处理较高;随着密度的增加,扬麦25的有效穗数逐渐增加,穗粒数先增加后降低,千粒重逐渐降低,以基本苗密度255万~270万/hm^(2)处理的产量较高。适合的播期、密度下扬麦25的产量构成因子协调,利于形成高产。试验结果为扬麦25在研究区及相似生态区位的高产栽培提供播期及密度参考。

复方秦柏洗剂及土槐丹四物汤对银屑病模型小鼠炎症因子的影响

目的:观察复方秦柏洗剂及土槐丹四物汤对小鼠耳肿胀炎症及鼠尾鳞片表皮颗粒层的影响,为银屑病的治疗提供依据。方法:选取雄性KM小鼠48只,按照随机数字表法分为空白组、模型组、卡泊三醇软膏组、复方秦柏洗剂组、土槐丹四物汤组、复方秦柏洗剂+土槐丹四物汤组,每组各8只。空白组、模型组予生理盐水涂搽加灌胃,各给药组分别给予各自药物涂搽加灌胃,连续7 d,末次给药1 h后除空白组外在其余各组小鼠右耳耳郭正反两面均匀涂抹20μL二甲苯以建立耳肿胀炎症模型。观察耳肿胀程度;酶联免疫吸附试验(ELISA)法测定血清中白细胞介素-17(IL-17)、白细胞介素-23(IL-23)含量;苏木精-伊红(HE)染色观察耳部皮肤皮损病理学改变;免疫组化测定耳组织中γ干扰素(IFN-γ)、白细胞介素-6(IL-6)的表达情况。选取雌性KM小鼠40只,按照随机数字表法分为空白组、卡泊三醇软膏组、复方秦柏洗剂组、土槐丹四物汤组、复方秦柏洗剂+土槐丹四物汤组,每组各8只,直接利用鼠尾鳞片表皮模型,空白组予生理盐水涂搽加灌胃,各给药组分别给予各自药物涂搽加灌胃,连续14 d。测定鼠尾鳞片表皮颗粒层细胞数量;ELISA法测定血清中IFN-γ、IL-6的含量;HE染色观察鼠尾鳞片表皮颗粒层细胞形成情况;免疫组化测定尾部皮肤组织中IL-17、IL-23的表达情况。结果:与模型组比较,各治疗组雄鼠的耳肿胀程度均减轻(P<0.01),雌鼠尾鳞片表皮颗粒层细胞均增多(P<0.01);复方秦柏洗剂+土槐丹四物汤组雄鼠血清中IL-17、IL-23和雌鼠血清中IFN-γ、IL-6的含量显著下降(P<0.01);雄鼠耳组织中IFN-γ、IL-6和雌鼠尾部皮肤组织中IL-17、IL-23的表达也显著下降(P<0.01)。与卡泊三醇软膏组比较,复方秦柏洗剂+土槐丹四物汤组上述指标差异无统计学意义(P>0.05)。结论:复方秦柏洗剂联合土槐丹四物汤可通过降低炎症因子IL-17、IL-23、IFN-γ、IL-6的表达抑制炎症和促进表皮正常分化,从而起到治疗银屑病的作用。

雌穗膨大多行数玉米突变遗传性状鉴定评价

为鉴定、分析从广西亚热带玉米群体改良中收集的雌穗膨大多行数玉米材料的表型性状及遗传背景,通过调查该材料及其杂交再自交分离群体后代的雌穗部位农艺性状,利用F 2∶3分离群体分析其雌穗变异性状的遗传特性,制作幼嫩雌穗的石蜡切片和番红固绿染色,在光学显微镜下观察其细胞组织结构的形态变化,同时利用40对SSR标记和另外23份广西育种骨干自交系进行聚类分析,明确该批材料的遗传背景和杂种优势利用模式。结果表明,该多行数玉米材料雌穗变异性状具体表现出穗行数增加、果穗变粗、穗轴变粗、穗扁化和轴扁化5种主要特征,由多个QTL调控,其中2~3个QTL调控影响穗行数,基因间具有累加效应,通过调控幼嫩雌穗分生组织细胞过度发育使雌穗在生长过程中心皮相互挤压,形成扁化的穗轴和膨大的雌穗;通过聚类分析将25份样品划分为3个杂种优势群,本研究材料属于具有温-热混合血缘的改良瑞德种质。该雌穗膨大多行数玉米材料为新的未知基因变异,一方面可利用温-热×热杂种优势配对模式对其进行杂交组配,另一方面,可进一步挖掘其控制穗行数的QTL,进行分子标记辅助育种。

理想株型塑造之于玉米耐密改良

玉米是生产能力最强的谷物作物,其充足稳定供给对保证世界范围内的粮食安全至关重要。长期的研究和生产实践表明,提高品种耐密性和种植密度是提高玉米产量的关键,而塑造理想的株型是提高玉米耐密性的重要途径。报道显示紧凑的叶夹角、较低的穗位高、较少的雄穗分枝数、较早的开花期,是玉米耐密株型性状的重要组成部分。本文从这4类性状入手,对其与耐密性的关系、形态发育及遗传调控基础的研究进展进行综述,并通过对目前研究的分析,提出了未来玉米耐密株型改良研究的一些方向,期望能为未来的玉米耐密育种提供一些有用的借鉴。

水声信道特性与信号在水声信道中的传播特性研究

论文以BELLHOP声线模型作为水声信号在水声信道中的传播模型,对水声信道的相关特性做了研究。首先研究了水声信道中声线的传播损失随深度和距离的变化关系;接着研究了声速剖面对传播路径、海底掠射角、海底反射损失、传播损失随深度的变化和传播损失随距离的变化的影响;最后研究了水声信道的冲击响应特性,并以线性调频信号作为发射的水声信号,研究了水声信号经过水声信道后的接收信号的特性。

不同大豆品种与酒用高粱间作的产量性状分析

文章研究了安豆10、渝豆11号、黔豆7号、黔豆10号、油春1204等5个不同大豆品种与酒用高粱间作的产量性状,发现黔豆7号产量最高,单产119.72 kg/0.067 hm^(2)。其次油春1 204单产达114.45 kg/0.067 hm^(2),再次是黔豆10号单产106.9 kg/0.067 hm^(2),最后是渝豆11号和安豆10号。

密度对玉米产量(>15000kg·hm^(-2))及其产量构成因子的影响

【目的】研究密度对高产玉米(>15 000 kg·hm-2)产量及其构成因子的影响,揭示高产玉米产量形成机制,为玉米持续稳定高产提供依据。【方法】连续两年在新疆和宁夏高产玉米区,以郑单958为试材,以1.5万株/hm2为一个密度梯度,设置从1.5万株/hm2至18万株/hm2不同密度处理,充分满足水肥需求,进行高产栽培实践,在实现高产基础之上分析其产量及产量构成因子特征。【结果】两年多点共68个处理,最低和最高单产分别为7 675.5和20 503.5 kg·hm-2,其中有47个处理达到15 000 kg·hm-2以上的产量;对产量构成特征的分析表明,要达到15 000 kg·hm-2以上的高产,最低、最高密度分别为5.25万株/hm2和16.28万株/hm2;最低、最高收获穗数分别为6.66万穗/hm2和13.84万穗/hm2;最低、最高穗粒数分别为365和657粒;最低、最高千粒重分别为237和404 g。【结论】密度与单产呈抛物线关系,以10.5万株/hm2密度处理单产最高;随着产量的提高,种植密度、单位面积穗数、穗粒数和千粒重表现出最适值范围变窄的趋势。随种植密度增加,单位面积穗数呈增加趋势,穗粒数和千粒重呈下降趋势,而单位面积粒数呈增加并趋于不变趋势。

基于图像处理技术的大田麦穗计数!

为了实现不同播种方式下单位面积小麦穗数的智能计算,设计了一种利用图像分析技术实现大田麦穗快速计数的方法,分析了利用颜色特征和纹理特征分割麦穗的优缺点和粘连区域麦穗个数的计算方法。通过对撒播和条播各35幅样本图像进行计数实验,准确率分别为95.77%和96.89%。结果表明,利用颜色特征和纹理特征均可提取大田环境下麦穗图像,其中利用颜色特征提取速度快。麦穗骨架角点个数能够反映粘连区域麦穗个数,在条播和撒播小麦田中计数准确率均较高。

基于超像素分割的田间小麦穗数统计方法

【目的】小麦穗数是产量构成的重要因素。通过图像处理技术快速准确地统计小麦穗数,为作物长势监测和产量估测提供重要依据。【方法】本研究以经氮肥梯度处理后不同长势的小麦为研究对象,首先,通过简单线性迭代聚类算法(simple linear iterative cluster,SLIC)对田间小麦图像进行超像素分割的预处理;提取并分析图像的部分颜色特征参数,选择适宜的颜色特征参数训练分类器;选择准确率最高的分类器对图像进行分类处理,识别麦穗。其次,对麦穗识别结果进行二值化;经腐蚀、膨胀等一系列形态学计算提取麦穗主体并进行区域统计;提取麦穗骨架,检测骨架角点数,结合角点数与区域统计结果计算小麦穗数;最后,通过线性回归分析方法验证了无氮(0)、低氮(1/2常规施氮量)、正常氮(常规施氮量)、高氮(2倍的常规施氮量)4个氮水平麦穗统计结果。【结果】(1)利用超绿值(E_g)和归一化红绿指数(D_(gr))作为分类特征可以有效地识别麦穗、土壤和叶片;(2)相较于直接基于像素进行图像处理,经超像素分割处理后麦穗识别结果更理想,识别出麦穗主体清晰,形态更为完整;(3)经比较,高氮水平下小麦长势较好,穗数统计准确率最高,为94.4%,无氮水平下小麦长势较差,穗数统计准确率最低,仅为81.9%;排除无氮情况后,长势较均匀的氮水平混合样本中麦穗计数准确率达到92.9%,相较于长势差异较大的混合样本准确率提高了8.3%。【结论】在一般环境下,利用超像素和颜色特征的麦穗自动统计方法可以快速准确地对大田小麦进行穗数计算,长势过弱以及差异过大区域不推荐使用,研究结果为小麦大田估产提供了新的参考。

安徽省小麦孢囊线虫田间分布及危害调查

在田间用涕灭威作播前土壤处理抑制土壤中线虫虫口，测定分析田间小麦孢囊线虫对3个小麦品种分蘖期和孕穗期的生长影响。结果表明：小麦孢囊线虫田间分布模型为聚集分布，土壤中其卵密度范围为0～42．8粒／g土，平均密度为6．5粒／g土，已达到危害水平以上。小麦中前期生长调查表明，小麦孢囊线虫没有对分蘖期小麦生长造成显著影响；孕穗期小麦孢囊线虫的危害能造成小麦每株穗数减少13．8％、鲜重降低14．5％，但对株高没有影响；孕穗期小麦品种对孢囊线虫的反应差异显著，受小麦孢囊线虫危害后，新麦12和皖麦50的单株鲜重量分别降低23．3％和22．5％，孕穗数分别减少了25．9％和11．1％，但徐州8562孕穗数减少不显著。

旱地小麦休闲期地膜覆盖对土壤水分和产量的影响

为改善旱地麦田土壤水分条件,实现旱地小麦高产高效,于2013~2014年度在山西省闻喜县进行大田试验,研究休闲期垄覆盖、平覆盖和不覆盖3种覆盖方式对旱地麦田土壤水分和小麦产量构成的影响。结果表明:休闲期平覆盖和垄覆盖较不覆盖相比,播种-孕穗期0~100cm土壤蓄水量显著提高;播种期各土层土壤蓄水量提高,且60~100cm土层差异显著,播种至成熟期作物耗水量分别增加12.07mm和41.91mm。覆盖后,各生育时期根系活力提高,越冬期、返青期和孕穗期群体分蘖数增加,成熟期穗数增加,成穗率显著提高,且以垄覆盖显著最高;孕穗-成熟期干物质量提高,全生育期干物质量以垄覆盖显著最高。休闲期平覆盖、垄覆盖较不覆盖的穗数分别提高7%和10%,产量分别提高11%和29%,水分利用效率分别提高2%和15%,自然降水利用效率分别提高11%和29%。休闲期平覆盖、垄覆盖均有利于蓄保休闲期降水至土壤深层,直至孕穗期仍有较好的保水效果,有利于根系对深层水分的利用,促进分蘖成穗,促进成熟期干物质及产量形成。同时,垄覆盖增产效果最好。

春季低温对冬小麦穗部发育和粒重的影响

利用2010-04-12—04-14的自然低温条件,选用36个河南省大面积推广和近年来审定的品种,探讨了春季低温对冬小麦穗部发育和粒重的影响.结果表明,春季低温对小麦穗部发育和粒重有较大影响.与春季低温危害较轻相比,危害严重的总小穗数平均减少0.98个,不育小穗数增加3.32个,小穗不育率增加17.86个百分点,基部小花数降低8.42个,基部小花结实率降低5.90个百分点,穗粒数降低16.01个,千粒重降低2.55g,这些差异均达到极显著水平,其影响程度因品种不同有较大差异.不同受害程度下多数穗部性状差值之间存在显著的相关性.

冬小麦高产栽培新途径的研究

在分析以往高产典型及山东小麦高产途径演变的基础上,提出一条稳住叶面积系数、控制株型增穗数的小麦高产栽培新途径。并对运用该途径实现单产超过9 t/hm2的麦田进行分析,该途径通过先控后促的肥水运筹和通过减少单株叶面积增加单位面积成穗数等措施建立起大密度-小株型的群体结构,该结构在提高收获指数和粒叶比方面有明显的优势,且有助于促进源库流在高水平上协调与平衡,从而可实现产量上的突破。同时还为小麦高产育种和高产栽培研究提供了参考。

寒地粳稻产量及其主要构成性状间的关系

对138份寒地粳稻材料的产量及其主要构成性状间关联性进行分析。结果表明,产量非直接构成因素株高和穗长与产量呈显著正相关(0.32**和0.25**),株高和穗长均与穗粒数呈显著正相关(0.49**和0.45**),而穗长与结实率呈显著负相关(-0.20*)。在产量直接构成因素互作分析中,除穗数×穗粒数×千粒重三者互作与产量呈显著负相关外(-0.71**),其余任意两者或三者互作与产量均呈显著正相关。其中,穗数×穗粒数×结实率三者互作对产量影响最大(0.87**),穗数×穗粒数×千粒重三者互作对产量的影响次之(-0.71**),在各因素对产量性状的互作影响中穗数和穗粒数两者发挥出的作用最大,其次是结实率,千粒重影响作用最小。通径分析也表明穗数和穗粒数对产量的通径系数数值明显高于结实率和千粒重对产量的通径系数数值(分别为3.3929、3.5379和1.8900、2.5511,以高产型品种为例),说明穗数和穗粒数是寒地粳稻产量高低的决定性因素。综合所述,充分协调好穗数和穗粒数的矛盾关系是寒地粳稻获得高产的基础,同时应兼顾结实率和千粒重对产量的影响作用,尤其是在高产类型品种中,千粒重对产量的影响作用有明显的提升趋势。

小麦控株增穗栽培的源库流特点

为了解小麦控株增穗栽培模式在源流库方面的特点,对5个品种的控株增穗栽培与常规栽培两种栽培模式进行了比较研究。结果表明,控株增穗栽培的单位面积穗数、收获指数以及产量均明显高于常规栽培;控株增穗栽培模式在产量形成期总叶面积系数稳定的前提下,通过缩小上三叶面积来增加单位面积穗数,使非叶光合面积增加,最终提高总的光合源,同时群体的总粒数和总维管束数也显著高于常规栽培,而且控株增穗栽培的分蘖急增速减特点突出。因此认为,控株增穗栽培在源、库、流方面较对照都有明显的优势。

不同产量结构小麦品种对缺磷反应的分析

有关作物对缺磷反应的研究很多 ,但较少涉及到不同产量结构品种的反应差异 ,而这一点对于磷高效育种至关重要。本研究利用大田试验分析了缺磷对产量结构不同的两个品种的影响及原因。试验结果表明 ,缺磷较轻的条件下(Olsen P 6 .6mg kg,施磷P 30kg hm2 ) ,多穗型品种农大 32 91的产量显著减少 ,其原因是成穗数下降 ;中间型品种京 94 2 8的产量及产量因素无显著变化 ;严重缺磷的 (Olsen P 2 .4mg kg ,不施磷 )条件下两个品种对缺磷的反应相同 ,产量及产量因素都减少 ,穗粒数减少的幅度最大。其原因是磷营养的严重匮乏使小穗、小花的数目大幅度减少 ,进而使穗粒数也大幅度减少。对小麦籽粒淀粉累积过程的观察发现小麦籽粒中淀粉的累积基本不受缺磷的影响 ,因而缺磷对千粒重影响较小。

穗上节间数与玉米抗倒伏能力的相关性分析

以4个黄改系和20个来自美国杂交种的自选系为材料,利用NCⅡ设计,分析了玉米穗上节间数与穗位高、株高以及子粒重之间的关系.结果表明,株高是影响玉米子粒重的主要因素,两者呈极显著的正相关,通径系数为2.753 1.穗上节间数与穗位高及穗位高/株高呈显著和极显著负相关,同时穗位高/株高的增加是造成玉米子粒重降低的关键因素之一,与子粒重的通径系数为-2.242 9;通过增加穗上节间数来降低穗位高是一种提高植株抗倒伏性的可行途径.

气象条件和栽培因素对高产小麦生长发育的影响研究

研究了不同年份的温、光、水对高产小麦生长发育的影响,探明了影响小麦冻害、最高群体及穗数、穗粒数和千粒重的主要气象因子与次要因子;提出了最佳播期、适期上限、适期下限播种的冬前主茎叶龄数;确定了冬前不同主茎叶龄数与播种期、播种量的关系;明确了在中、上等土壤肥力条件下公顷产量为7 500.0～9 000.0 kg的施肥量,氮肥基施、冬前和拔节期追施的比例;制定了冬前肥水的积温指标和拔节肥水的生物学指标。研究成果可作为黄淮海地区小麦高产栽培的参考。